運(yùn)用自制教具培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的思考

摘 要：初中階段的物理教學(xué)存在大量的實(shí)驗(yàn)，旨在激發(fā)學(xué)生的物理意識(shí)，培養(yǎng)并拓展學(xué)生的物理思維，借助實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，提高學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力。要想充分發(fā)揮物理學(xué)科的價(jià)值，達(dá)到新課程改革的要求，教師在初中物理教學(xué)中有必要運(yùn)用自制教具。文章就如何在初中物理教學(xué)中運(yùn)用自制教具展開(kāi)討論，旨在為培養(yǎng)初中生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)提供幫助。

關(guān)鍵詞：自制教具；初中物理；核心素養(yǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2097-1737（2023）03-0094-03

引? 言

新課程的不斷深化改革對(duì)教師提出了更高的要求，要求教師必須注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。特別是在初中物理課堂教學(xué)中，教師不僅要將相關(guān)理論知識(shí)講解給學(xué)生，還要提高其分析問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，幫助學(xué)生真正理解并掌握理論知識(shí)，從而更好地發(fā)揮其在日常生活中的指導(dǎo)作用。基于此，教師必須摒棄傳統(tǒng)教學(xué)方法，創(chuàng)新并優(yōu)化教學(xué)模式，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生探索能力及實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

一、自制教具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（一）低成本

目前，對(duì)于很多學(xué)校來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)室中的設(shè)備還不夠完備，教師之所以在物理課堂教學(xué)中運(yùn)用自制教具，是因?yàn)槠渚哂薪?jīng)濟(jì)實(shí)惠等明顯優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，自制教具的材料可以是一些生活用品，甚至是已經(jīng)廢棄了的物品，使學(xué)校設(shè)備器材空缺的不足得到有效彌補(bǔ)。因此，在物理教學(xué)中，教師可以向?qū)W生滲透節(jié)約意識(shí)，將生活材料進(jìn)行合理改造，使其能幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)，豐富知識(shí)儲(chǔ)備[1]。

（二）易操作

在利用自制教具進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以根據(jù)實(shí)際要求對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的改造，同時(shí)也可以讓學(xué)生協(xié)助，提升其課堂教學(xué)參與度。這樣不僅能為學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提供便利條件，還能與學(xué)生的實(shí)際需求相契合。此處，教師通過(guò)改造自制教具，還能鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，打造充滿趣味性的物理課堂。

（三）效果顯著

在初中物理教學(xué)中，自制教具通常都是在已有儀器設(shè)備或研究成果的基礎(chǔ)上制成的。隨著時(shí)代的進(jìn)步，自制教具也在不斷更新，教師可以讓學(xué)生通過(guò)演示，對(duì)物理現(xiàn)象有直觀地了解，并在對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的認(rèn)真分析下，解決物理教學(xué)中的重難點(diǎn)，增強(qiáng)教學(xué)效果[2]。

二、自制教具在初中物理教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

將自制教具運(yùn)用到初中物理課堂教學(xué)中，優(yōu)勢(shì)十分明顯。首先，從取材方面來(lái)看，方便且成本低，這也是自制教具的最大優(yōu)勢(shì)。一些比較專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備通常需要花費(fèi)大量資金，而自制教具的材料大多都來(lái)自日常生活。其次，自制教具的背后蘊(yùn)含了教師無(wú)窮的智慧，教師使用自制教具，可以起到良好的榜樣作用，讓學(xué)生在教師的影響下，自主利用生活中的材料制作實(shí)驗(yàn)器材，這不僅能提升學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)意識(shí)，還能提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΑＷ詈?，自制教具使一些學(xué)校實(shí)驗(yàn)室缺失的問(wèn)題得到有效改善。在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，由于教育經(jīng)費(fèi)的嚴(yán)重不足，很多學(xué)校都沒(méi)有配備專(zhuān)業(yè)化的物理實(shí)驗(yàn)室，導(dǎo)致學(xué)生很難親身觀察物理實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)更是無(wú)從談起。而自制教具的使用能夠使以上問(wèn)題得到有效解決。

三、自制教具的現(xiàn)狀

在應(yīng)試教育思想的嚴(yán)重影響下，無(wú)論家長(zhǎng)、學(xué)生還是教師，都認(rèn)為高分才是他們奮斗的最終目標(biāo)，這就導(dǎo)致重理論、輕實(shí)踐的現(xiàn)象十分嚴(yán)重。一些物理教師對(duì)自制教具的看法是：在沒(méi)有實(shí)驗(yàn)器材的情況下才需要使用；在實(shí)驗(yàn)器材充足的情況下，自然不用親手制作教具。這種看法導(dǎo)致一些教師過(guò)于依賴實(shí)驗(yàn)器材，他們的實(shí)驗(yàn)做得是否成功，完全取決于實(shí)驗(yàn)室有沒(méi)有相關(guān)器材。

四、運(yùn)用自制教具培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的策略

（一）“激”求知欲

好奇是科學(xué)研究的起點(diǎn)。對(duì)于中學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們的好奇心和求知欲都是比較強(qiáng)烈的，是其參與創(chuàng)新的主要?jiǎng)恿?。學(xué)生親手操作，可以產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知意愿，迸發(fā)出思維的火花，而這正是自制教具的優(yōu)勢(shì)所在。以“升華和凝華”這一課的相關(guān)知識(shí)為例，該內(nèi)容要求學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)升華和凝華的概念形成初步認(rèn)識(shí)，并理解升華過(guò)程要吸熱，凝華過(guò)程要放熱。為此，在上課之前，教師可以將一塊手帕放到水中浸濕，然后放在冰箱中進(jìn)行冷凍，在課上，將其展示給學(xué)生，讓他們看到一個(gè)已經(jīng)被凍得硬邦邦的手帕，接下來(lái)，將其放在一個(gè)密封的容器中，然后將液氮打入其中。在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)手帕已經(jīng)完全變干了。對(duì)此，他們感到非常驚奇，不知道為什么在如此低溫的情況下，手帕也能變干。接下來(lái)，教師應(yīng)告訴學(xué)生，這就是水的升華，水在沒(méi)有變成液態(tài)的情況下，直接汽化成了水蒸氣。此外，教師也可以為學(xué)生展示碘的升華實(shí)驗(yàn)，具體如下：將兩三粒固態(tài)的碘放入密封的錐形瓶?jī)?nèi)，然后用酒精燈加熱，就會(huì)看到瓶?jī)?nèi)有大量紫色氣體產(chǎn)生，這就是氣態(tài)的碘，在這個(gè)過(guò)程中，完全沒(méi)有出現(xiàn)液態(tài)的碘；接下來(lái)停止加熱，瓶子內(nèi)的紫色逐漸消失，最后在瓶底出現(xiàn)一些晶體顆粒。對(duì)此，教師向?qū)W生提出問(wèn)題：這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？有的學(xué)生說(shuō)：說(shuō)明升華的過(guò)程需要吸熱；凝華的過(guò)程要放熱。上述方式有利于學(xué)生得出正確結(jié)論，為深刻理解和記憶知識(shí)奠定基礎(chǔ)。

（二）“重”體驗(yàn)

在初中物理課堂教學(xué)中，一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用，已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)下的實(shí)驗(yàn)需求，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)研究造成一定阻礙，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)效率呈明顯下降趨勢(shì)，教學(xué)效果不佳。雖然學(xué)校會(huì)對(duì)老舊實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行更換，但由于教育資金有限，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能全部替換完成。對(duì)此，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，教師可以運(yùn)用自制教具讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，在幫助他們形成良好學(xué)習(xí)體驗(yàn)的同時(shí)，加深其對(duì)物理知識(shí)的理解。以教學(xué)“電阻和變阻器”這一課的相關(guān)知識(shí)為例，其教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生理解電阻的概念以及滑動(dòng)變阻器的構(gòu)造，理解影響電阻大小的因素等。為此，在為學(xué)生講解了理論知識(shí)后，教師可以為他們展示自制教具，加深學(xué)生對(duì)電阻知識(shí)的理解。具體來(lái)說(shuō)，需要用到的材料有玻璃管、紅豆、廢棄的礦泉水瓶。教師用剪刀將礦泉水瓶從中間截?cái)?，這樣帶瓶蓋部分就如同一個(gè)漏斗，接下來(lái)在瓶蓋上鉆出一個(gè)與玻璃管直徑相同的孔，并將一個(gè)玻璃管的一端插入其中，礦泉水瓶子的另一部分則放置在玻璃管的另一端；另一個(gè)玻璃管中放入足夠多的紅豆，其余均與第一個(gè)玻璃管相同。最后，教師將水從漏斗的一端倒入，沒(méi)有紅豆的玻璃管中水徑直流下，而有紅豆的玻璃管中流出的水明顯要少一些。針對(duì)這一現(xiàn)象，教師講解道：“這兩條玻璃管就相當(dāng)于是導(dǎo)體，剛才流動(dòng)的水就是電流，而第二個(gè)玻璃管中的水之所以比第一個(gè)玻璃管中的水少，是因?yàn)榧t豆在其中起到了一定阻礙作用，也就是電阻?！痹谝龑?dǎo)學(xué)生了解滑動(dòng)變阻器的構(gòu)造時(shí)，教師可以將以上自制教具加以改造，用塑料管代替玻璃管，并將塑料管制作成一個(gè)倒放“Y”的形狀，在主路和一個(gè)分支中放入紅豆，另一個(gè)不放，然后將水從上往下倒入，很明顯看到水從沒(méi)有紅豆的分支中流出。接下來(lái)，教師改變分叉點(diǎn)的高度，以此類(lèi)比滑動(dòng)變阻器的構(gòu)造。上述教學(xué)方式能夠幫助學(xué)生加深對(duì)所學(xué)物理知識(shí)的理解，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)效果的進(jìn)一步增強(qiáng)。

（三）“深”思維

自制教具相對(duì)于傳統(tǒng)教具的優(yōu)勢(shì)在于其具有較強(qiáng)的靈活性及針對(duì)性，不但在展示時(shí)更具直觀性，而且由于教具多由學(xué)生親手制作，所以他們往往能夠積極主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)。此外，將自制教具運(yùn)用到初中物理教學(xué)中，可以更好地為學(xué)生展示物理現(xiàn)象，有效彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)器材不足的問(wèn)題，讓學(xué)生提高物理思維能力[3]。以教學(xué)“能量的轉(zhuǎn)化與守恒”這一課的相關(guān)知識(shí)為例，本課需要學(xué)生了解各種形式的能量，知道能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，理解能量守恒定律。為此，教師可以引導(dǎo)學(xué)生嘗試制作“永動(dòng)機(jī)”：分別取一個(gè)電池和強(qiáng)力磁鐵，然后將磁鐵與電池的正極相連。由于磁鐵具有磁力，所以可以穩(wěn)定電池。接下來(lái)，教師截取一段焊錫絲，對(duì)折的長(zhǎng)度與電池的長(zhǎng)度相等即可，把焊絲擰起來(lái)，即將一個(gè)線纏繞在另一個(gè)線上。最后，教師把繞好的焊絲放在電池上，上端與負(fù)極相連，下端則要保證與強(qiáng)力磁鐵相接觸。完成后，學(xué)生就會(huì)看到在磁力的作用下，焊絲圍繞電池轉(zhuǎn)起來(lái)。對(duì)此，教師提問(wèn)學(xué)生：“焊絲會(huì)一直轉(zhuǎn)下去嗎？”在給予學(xué)生充足的思考時(shí)間后，學(xué)生認(rèn)為焊絲之所以會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，主要是受磁鐵的影響，但如果經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后，磁力消失，那焊絲就會(huì)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，所以理論上“永動(dòng)機(jī)”是不存在的。學(xué)生給出的回答非常正確。上述教學(xué)方式能夠讓學(xué)生的思維更具深度，讓他們可以透過(guò)現(xiàn)象看到事物的本質(zhì)。

（四）“強(qiáng)”探究技能

人類(lèi)對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)通常是由探索來(lái)實(shí)現(xiàn)的。研究表明：在教學(xué)中，讓學(xué)生利用自制教具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，除了能夠加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，提升其解決實(shí)際問(wèn)題的能力外，還有利于學(xué)生形成科學(xué)的態(tài)度。因此，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，教師不僅要借助身邊的器材為學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，還要讓學(xué)生盡可能多地參與實(shí)驗(yàn)探究。以教學(xué)“物體的內(nèi)能”這一課的相關(guān)知識(shí)為例，教學(xué)目標(biāo)為通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)，了解同一個(gè)物體其內(nèi)能和溫度的關(guān)系并能做簡(jiǎn)單描述；知道內(nèi)能可以通過(guò)做功和熱傳遞的方式加以改變；能夠正確判斷出物體內(nèi)能發(fā)生改變與否以及具體改變的方法。在教學(xué)中，教師可以先引導(dǎo)學(xué)生觀察生活中的例子，讓他們知道內(nèi)能的存在，然后，讓學(xué)生猜想一個(gè)物體的內(nèi)能都受哪些因素影響?！安孪搿边@種科學(xué)研究方法，在物理智慧中最為活躍，有利于學(xué)生創(chuàng)新思維的充分發(fā)揮。但是，教師也必須讓學(xué)生說(shuō)一說(shuō)具體的猜想理由，避免天馬行空的想象，達(dá)到去偽存真的目的。在聽(tīng)取了學(xué)生的回答后，教師總結(jié)出他們的答案分別為壓強(qiáng)、做功、熱傳遞等。接下來(lái)，為了驗(yàn)證以上答案是否正確，教師可以讓學(xué)生利用身邊的物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。具體來(lái)說(shuō)，教師可按照同組異質(zhì)原則，將班級(jí)學(xué)生分成多個(gè)小組，小組成員需要采用合作的方式，利用身邊的物品探究上述結(jié)論的正確性。在給予了學(xué)生充足的時(shí)間后，他們有的取來(lái)一個(gè)配有活塞的玻璃筒，然后將一塊硝化棉放入其中，迅速壓下活塞，發(fā)現(xiàn)硝化棉燃燒起來(lái)，學(xué)生由此發(fā)現(xiàn)做功是可以改變物體內(nèi)能的，因?yàn)閴嚎s活塞也就是對(duì)筒內(nèi)的空氣做功，而導(dǎo)致筒內(nèi)空氣內(nèi)能增加。那么，如何證明熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能呢？有的小組取來(lái)一根鐵絲，并將其放在酒精燈上烤，不一會(huì)兒，鐵絲就被燒得通紅，鐵絲的溫度上升，內(nèi)能增加，可見(jiàn)，熱傳遞也是可以改變物體內(nèi)能的。有的小組在一本書(shū)上放了不同重量的物品，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)書(shū)的溫度并沒(méi)有發(fā)生變化，由此得知壓強(qiáng)并不是改變物體內(nèi)能的因素。最后，學(xué)生總結(jié)得出改變物體內(nèi)能的方法分別為做功和熱傳遞。上述方式除了能夠深化學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解外，還能促進(jìn)學(xué)生探究技能的進(jìn)一步提高。

（五）“提”創(chuàng)新意識(shí)

素質(zhì)教育是為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。因此，在初中物理課堂教學(xué)中，教師應(yīng)重視對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，促使其進(jìn)一步提升創(chuàng)新能力。

以“電是什么”這一課的知識(shí)為例，本課要求學(xué)生領(lǐng)會(huì)物體帶電的概念，知道電荷總共有兩種以及電荷間相互作用的規(guī)律。為此，在上課之前，教師可以先為學(xué)生布置一個(gè)任務(wù)：“同學(xué)們，我們的生活是離不開(kāi)電的，那么就請(qǐng)大家利用身邊的物品證明電的存在吧！”上課時(shí)，學(xué)生紛紛展示自己的成果：有的學(xué)生用一個(gè)透明的塑料尺子在頭發(fā)上摩擦，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后用這個(gè)尺子去接觸被撕碎的小紙片，發(fā)現(xiàn)這些小紙片都被吸附到尺子上；有的學(xué)生則拿了兩個(gè)氣球，在頭發(fā)上反復(fù)摩擦后，將其放在墻面上，此時(shí)氣球并沒(méi)有掉落，而是固定在了墻壁上；有的學(xué)生則列舉了一些生活中的例子，如晚上關(guān)燈脫衣服時(shí)，經(jīng)常會(huì)有靜電產(chǎn)生，而且頭發(fā)也可能會(huì)在靜電的影響下“飛”起來(lái)。在這個(gè)過(guò)程中，教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)造力無(wú)窮無(wú)盡。不過(guò)，自制教具對(duì)教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展雖然具有一定的促進(jìn)作用，但由于學(xué)生缺乏熟練的操作技能，在使用自制教具時(shí)往往不能做到井然有序，從而出現(xiàn)損壞或遺失實(shí)物的現(xiàn)象。因此，在學(xué)生操作過(guò)程中，教師應(yīng)給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，幫助他們養(yǎng)成良好的習(xí)慣。

結(jié)? 語(yǔ)

在初中物理課堂教學(xué)中，自制教具的使用對(duì)提高教學(xué)實(shí)效性具有顯著促進(jìn)作用，不僅有利于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)物理知識(shí)，還能夠有效提升學(xué)生對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和內(nèi)容的掌握程度，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，同時(shí)也便于他們對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行深入探究，增強(qiáng)自身操作能力及解決問(wèn)題的能力，從而實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

阮志鋒.基于核心素養(yǎng)下初中物理自制教具在高效課堂中的作用[J].中學(xué)理科園地，2022，18（01）：13-14.

馬晨，高嵩.自制教具培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2019（03）：39-41.

劉常明.如何利用自制物理教具來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)[J].安徽教育科研，2019（01）：45，47.

作者簡(jiǎn)介：張?。?983.3-），男，吉林四平人，任教于福建省南平劍津中學(xué)，一級(jí)教師。